핵 과학자들은 양성자 구조에 대한 현재의 설명이 완벽하지 않다는 것을 확인했습니다. 에서 양성자의 전기 분극 가능성에 대한 새로운 정밀 측정에 따르면 양성자 구조의 프로브에서 데이터가 증가했습니다. 미국 에너지부의 Thomas Jefferson 국립 가속기 시설.
양성자의 구조가 변형되는 정도를 정밀하게 측정 전기장 설명할 수 없는 양성자 데이터 급증에 대한 새로운 세부 정보가 공개되었습니다. 양성자의 전기 분극 가능성의 크기는 양자 전기장에서 변형 또는 늘어나는 것입니다. 또한 이상 현상의 존재를 확인하고 그 기원에 대한 의문을 제기했습니다.
또한 양성자의 전기 분극 가능성에 대한 정확한 평가는 양성자에 대한 다양한 설명 사이의 간극을 연결하는 데 도움이 될 수 있습니다. 양성자는 단일 불투명 입자 또는 다음으로 구성된 복합 입자처럼 보일 수 있습니다. 세 개의 쿼크 조사하는 방법에 따라 강한 힘에 의해 결합됩니다.
새 논문의 제XNUMX저자이자 Temple University의 대학원생인 Ruonan Li는 다음과 같이 말했습니다. “우리는 양성자의 하부 구조를 이해하고 싶습니다. 그리고 우리는 그것을 중간에 세 개의 균형 잡힌 쿼크가 있는 모델처럼 상상할 수 있습니다. 이제 양성자를 전기장에 넣으십시오. 쿼크는 양전하 또는 음전하를 띤다. 그들은 반대 방향으로 움직일 것입니다. 따라서 전기 분극도는 전기장 양성자를 왜곡시킬 것입니다.”
핵 과학자들은 이 왜곡을 조사하기 위해 가상 콤프턴 산란(virtual Compton scattering)이라는 기술을 활용했습니다. 그것은 Jefferson Lab의 연속 전자 빔 가속기 시설에서 세심하게 조절된 강력한 전자 빔으로 시작됩니다. 전자는 양성자와 충돌하여 보내집니다.
가상 Compton 산란에서 전자는 강력한 광자 또는 빛의 입자를 방출하여 다른 입자와 상호 작용합니다. 전자의 에너지는 전자가 방출하는 광자의 에너지를 결정하며, 이는 광자가 다른 입자와 상호 작용하는 방식도 결정합니다.
더 활동적인 광자는 양성자 내부에서 발사되어 그 중 하나와 교전합니다. 쿼크, 낮은 에너지 광자는 양성자의 표면에서 튀어 나올 수 있습니다. 이론에 따르면 이러한 광자-쿼크 상호 작용이 낮은 에너지에서 높은 에너지로 표시될 때 부드러운 곡선이 나타납니다.
템플 대학의 물리학 부교수이자 실험 대변인인 Nikos Sparveris는 이 단순한 그림이 정밀 조사를 견디지 못했다고 말했습니다. 대신 측정 결과 아직 설명되지 않은 범프가 나타났습니다.
“우리는 분극화 가능성의 크기에 대한 일부 국부적 향상이 있음을 봅니다. 예상대로 에너지가 증가함에 따라 분극률이 감소합니다. 그리고 어느 순간 하락하기 전에 일시적으로 다시 상승하는 것처럼 보입니다. 현재 이론적 이해를 바탕으로 매우 간단한 동작을 따라야 합니다. 우리는 이 간단한 동작에서 벗어나는 것을 봅니다. 그리고 이것이 현재 우리를 당혹스럽게 하는 사실입니다.”
“이 이론은 쿼크를 결합하여 양성자를 만들기 때문에 더 강력한 전자가 더 직접적으로 강한 힘을 조사한다고 예측합니다. 핵 물리학자들이 이제 양성자의 쿼크에서 확인한 강성의 이 이상한 스파이크는 강력한 힘의 알려지지 않은 측면이 작용하고 있을 수 있다는 신호입니다.”
“이 시점에서 우리가 놓치고 있는 것이 있습니다. 양성자는 자연계에서 유일하게 안정적인 합성 구성 요소입니다. 따라서 우리가 거기에 근본적인 것을 놓치고 있다면 그것은 모든 물리학에 영향을 미치거나 결과를 초래합니다.”
물리학자들은 말했습니다. "다음 단계는 이 변칙의 세부 사항을 더 자세히 알아내고 다른 편차 지점을 확인하고 변칙의 원인에 대한 자세한 정보를 제공하기 위해 정밀 프로브를 수행하는 것입니다."
스파베리스 말했다, “우리는 또한 이 향상의 형태를 정확하게 측정할 필요가 있습니다. 형태는 이론을 더 해명하는 데 중요합니다.”
저널 참조 :
- Li, R., Sparveris, N., Atac, H. 등. 측정된 양성자 전자기 구조는 이론적 예측에서 벗어납니다. 자연 (2022). DOI : 10.1038/s41586-022-05248-1
